В ядерном реакторе происходит процесс цепной реакции.
Атомная энергетика до сих пор остается спорной темой, к которой люди относятся либо с восторгом, либо с отвращением в равной степени. При этом многие даже не догадываются, как работает ядерный реактор на АЭС.
Издание Slash Gear пишет, что ядерный реактор использует процесс цепной реакции, называемый ядерным делением. В ходе этого процесса атомы в топливных стержнях реактора расщепляются, и в соответствии с уравнением Альберта Эйнштейна - E=mc² - высвобождается накопленная в них энергия. Выделяющаяся тепловая энергия нагревает воду до состояния пара, который приводит в движение турбину для выработки электроэнергии и, в конечном итоге, может зарядить ваш телефон.
В основе работы любого ядерного реактора лежат одни и те же физические законы. Внутри активной зоны реактора топливные таблетки (в основном из урана) расположены в топливных стержнях. Ключом к высвобождению энергии является цепная реакция деления; деление происходит, когда субатомные частицы – нейтроны – сталкиваются с атомами урана. При столкновении с нейтроном атом распадается на две более мелкие частицы и выделяет дополнительные нейтроны. В свою очередь, эти нейтроны сталкиваются с другими атомами урана, создавая цепную реакцию. Конкретные продукты распада атома могут варьироваться, но в типичной реакции атом урана-235 распадается на ядра бария и криптона с выделением ещё двух или трёх нейтронов.
Существует два основных способа управления этим процессом. Первый – использование регулирующих стержней. Они изготовлены из материала, поглощающего избыточные нейтроны, и могут использоваться для ускорения, замедления или даже остановки реакции в зависимости от того, какая их часть находится в активной зоне. В качестве материалов обычно используются бор и серебро. Вода также выполняет функции как замедлителя, так и теплоносителя, отводя избыточное тепло.
Существует две основные конструкции коммерческих реакторов – реакторы с водой под давлением (PWR) и реакторы с кипящей водой (BWR). Основное различие между ними заключается в способе обращения с водой внутри реактора и в паровом контуре.
Наиболее распространенными в США являются реакторы PWR, на долю которых приходится около 65% коммерческих реакторов США. Как следует из названия, в реакторах этого типа вода удерживается под высоким давлением в замкнутом контуре, что предотвращает её кипение. Вода нагревается в результате ядерной реакции, а затем циркулирует через теплообменник. Теплообменник передаёт тепло во вторичный водяной контур, и именно пар из этого контура используется для привода турбин и выработки электроэнергии.
В реакторах типа BWR для привода турбин также используется нагретая вода. Однако вместо двух отдельных "водяных контуров" в реакторах BWR вода закачивается непосредственно в активную зону реактора, а пар из воды по системе трубопроводов подается прямо на турбины. Остаток пара конденсируется и закачивается обратно в активную зону.
Ранее УНИАН писал, в чем разница между ядерным реактором и электростанцией.